某售楼部的加固改造设计

某售楼部的加固改造设计

朱延阔

安徽地平线建筑设计有限公司

[摘要] 某售楼部使用完毕后因功能改变，平面布置及立面均有变化，带来了结构体型和荷载情况的变化,由此需对部分框架柱、梁、板及基础进行加固，此外，在破除装修层后，还发现了原有结构的一些缺陷，也一并进行加固。以此工程为例，分析了混凝土框架结构在改造加固过程中常用的一些方法和应注意的一些问题。

1 概述

该售楼部位于安徽省蚌埠市，抗震设防烈度7度，基本地震加速度0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，抗震等级为三级，原设计楼面活荷载取值为3.50kN/m²。地上四层，建筑高度18.6m，原建筑面积约9500m²，改造后建筑面积11210m²。原结构采用现浇混凝土框架结构体型，横向柱距主要为6.4m、7.1m、7.5m和7.8m四种，纵向柱距主要为5.4m、7.9m、9.8m和10.3m四种。框架柱基本截面为600×600，框架梁基本截面为300×700、500×700等。基础形式为柱下独立基础，混凝土强度等级为C30，柱、梁、板的混凝土强度等级均为C30。原建筑于2008年9月竣工。2011年底，此建筑被某银行购得，需对原建筑进行功能性改造。

2 建筑改造内容

本工程因建筑平面布置及立面均有变化，内容有：1）平面扩建；2）内部大开洞加板封闭；3）楼板新增洞口；4）新增悬挑楼梯、普通楼梯；5）二层部分房间改造为代保管箱库，需增设混凝土墙，楼面活荷载为10kN/m²；6）三层部分房间改造为库房，楼面活荷载为10kN/m²。7）四层某房间改造为设备（UPS及电池柜）用房，楼面活荷载为10kN/m²。

3 加固改造

3.1 基础加固

原结构基础形式为柱下独立基础，坡型。基础持力层为2层粉质粘土，地基承载力特征值为fak =180kPa。因平面扩建，且建筑功能改变引起楼面荷载变化，基础需要重新核算。经过分析计算，有如下两种情况需要加固，第一种情况为基础地基承载力不够，第二种情况为基础地基承载力不够且基础配筋不足。对于第一种情况，可以采用加大截面的加固方式。而对于第二种情况，由于基础底部的钢筋无法加固，可以从减小基底净反力和增加基础高度两方面考虑加固方式。加大基础底面积虽然能减小基底净反力，但加大基础底面尺寸的同时基础需要抵抗的弯矩也随之增加，而且基底净反力的减小量跟基础底面尺寸成一次方关系，而需要抵抗的弯矩增加量却与基础底面尺寸成平方关系，因此第二种情况仅采用加大基础底面积的方法不可取。因本工程无地下室，可采用同时加大基础底面积和高度的方法加以解决。

3.2 新加梁构造做法

根据新增梁跨度及边界条件的不同，将新加梁做法分为以下三种情况：

3 .2.1 跨度为10.3m的新增梁，两端框架柱截面为600×600。此处梁跨度较大，配筋计算面积也较大。根据框架柱混凝土为C30,梁纵筋采用HRB400，按《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006第12.2条、第12.2.3条计算，可得：植筋基本锚固深度为22d，考虑各种修正系数后的植筋锚固深度设计值为28d，d为钢筋直径。拟采用梁纵筋直径为22mm，则植筋锚固深度设计值为616mm，已超过柱截面尺寸，且另一侧有框架梁，不能采用对穿锚固方式。设计时，采用加大柱截面的做法，此做法可以增加梁纵筋的锚固长度，提高了新加梁端的抗剪能力，同时也加固了框架柱。具体做法如图1所示。

3.2.2 跨度为2.4m的新增梁，此处梁跨度较小，配筋计算面积亦较小，此处梁纵筋直接采用化学植筋植入原框架柱。

3.2.3 原悬挑长度2.6m的悬挑梁延长为7.5m跨度的框架梁，新梁端头处加框架柱。原悬挑梁截面200×600，负筋为双排配筋。现新增框架梁截面改为300×800，原悬挑梁混凝土凿除，所有原纵筋均应保留，梁顶角筋采用化学植筋植入原框架柱；底筋6Φ22，两排放置，下排钢筋植入原框架柱，上排钢筋不伸入支座。

3. 3 框架柱加固

框架柱常见的加固方法有增大截面加固法、外粘型钢加固法、粘贴纤维布加固法等。考虑到本工程新加梁较多且跨度较大，为了提高新加框架梁端部受剪性能及增加框架梁纵筋锚固长度，本工程采用增大截面法对框架柱进行加固。加大截面采用的混凝土强度等级采用C35，比原混凝土强度等级提高一级。对于梁柱节点核心区，为减小箍筋穿梁的钻孔工作量，箍筋按照等强换算原则，采用直径较粗、间距较大的钢筋。对于新增楼梯以及因建筑平面布置改变而形成的短柱，采用粘贴碳纤维片材的方法提高其抗剪性能。

3.4 原有框架梁加固

本工程中楼面活荷载增加较大处的梁均需要加固，框架梁常见的加固方法有增大截面加固法、粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维布加固法等。因《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》CECS 146-2003(2007)第4.3.5条、《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2006第10.2.8条规定：粘贴钢板加固法、粘贴纤维布加固法加固后受弯承载力的提高幅度不宜超过40%，本工程代保管箱库、库房等楼面活荷载增加较大，且楼面装修面层荷载也有所增加。经计算，部分梁受弯承载力的需提高幅度接近或已超40%，故本工程对此类梁采用增大截面法进行加固；对于受弯承载力的需提高幅度小于40%的梁采用粘贴碳纤维布法进行加固。加固梁的碳纤维片材采用高强度Ⅰ级，厚度为0.167mm，抗拉强度设计值ft = 1600MPa。

3. 5 原有楼面板加固

本工程楼面板加固分为以下三种情况。

3.5.1 对于代保管箱库、库房等活荷载增加较大的楼面板，采用新加次梁方法进行加固。新增次梁端部按铰接考虑，梁顶筋植筋孔与楼面夹角取30度，以满足化学植筋边距的要求，底筋锚入主梁底部的新增混凝土部分。

3.5.2对于设备（UPS及电池柜）用房，采用铺设型钢梁的方法，将楼面活载直接传递到两侧主梁上。

3.5.3本工程楼面板新增洞口宽度为2m，采用在洞口边另设边梁支承传力，基于方便施工考虑且业主可以接受，该边梁按钢梁设计。

3.6 原有结构缺陷加固

在 加固梁，揭开原装修面层时，发现板面沿梁边有通长裂缝，裂缝宽度约0.5mm，深度30mm左右。经向原施工单位了解后判断，此裂缝是施工时抢工期而过早拆除模板造成的。因此在加固梁时一并考虑此因素。加固方法为：在梁两侧开凿300×150的洞口，洞口净距500mm，且洞口在梁两侧应相互错开。加固梁时同时加大梁截面的高度与宽度。具体做法如图2所示。

4 其他注意事项

4.1 柱、板和梁的加固均采用A级胶，胶的安全性能应满足规范要求。胶粘剂完成后需要定期检查，第一次检查时间不应超过10年。

4.2 为增强新旧混凝土的粘结能力，在所有新旧混凝土交接面处，应凿毛原混凝土表面，露出新鲜混凝土，新加板端凿毛深度为10～20mm，新加梁的梁端交接面凿毛深度为20～30mm，刷净并涂混凝土界面剂一道。

4.3无法振捣或厚度偏小的加固部位，采用高强度水泥基灌浆料浇灌。

4.4 碳纤维片材为导电材料，使用碳纤维片材时应尽量远离电器设备及电源。

5 结语

该加固改造工程于2012年初开工, 整个施工过程顺利, 于2012年底竣工并投入使用, 几年来房屋的工作情况良好。售楼部的使用年限一般不会超过五年，使用完毕后其功能必然需要改变，与之相应的建筑空间结构也面临着改造。本工程的加固改造有一定的独特性和复杂性，通过介绍其基础、框架柱、梁、板的加固方法选择、构造措施，以及原有结构缺陷的加固措施，希望为类似工程提供参考。

参考文献

[ 1] 混凝土结构构造手册(第三版) . 北京: 中国建筑工业出版社, 2003.

[ 2] 13G311-1 混凝土结构加固改造［S］． 北京: 中国建筑标准设计研究院，2013．